비선형 유한요소해석 결과를 이용하여 철근콘크리트 부재를 설계를 하고자 할 경우 위험단면에서의 휨모멘트를 산정하여 야 한다. 본 논문에서는 연속체 요소를 사용한 철근콘크리트 유한요소해석 결과를 이용한 휨 모멘트 계산식을 제시하고 유한요소의 변위 함수의 차수에 따른 최적의 요소 크기를 제안하였다. 해석으로부터 산출된 응력을 적분하여 구한 휨 모멘트 와 정역학적 평형 조건을 이용하여 계산한 휨 모멘트를 비교하였다. 응력을 적분하는 방법에서는 철근에 의한 응력과 콘크 리트의 응력을 모두 고려하였다. 또한 유한요소해석으로 산출된 응력의 정확도에 영향을 주는 여러 요인들을 분석하고 적용 요소의 변위 함수와 요소 크기를 다르게 설정하여 그 영향을 확인하였다. 해석의 목적이 부재의 거동을 대략적으로 살펴보 는 목적이라면 1차 변위 함수를 사용하고 요소 크기가 해석 모델의 단면 높이의 25%정도라도 적절하다고 판단된다. 정확도가 높은 부재의 내력을 도출해야 할 경우에는 2차 변위 함수를 사용하고 요소 크기를 12.5%로 할 것을 제안한다.

본 연구에서는 개별요소해석 프로그램인 PFC3D를 이용하여 지오그리드와 재료입자 사이의 상관관계를 지오그리드 반복인장 시험 및 전단시험을 통해 확인 하고자 한다. 재료의 입도 유효입경 D50 (누과통과율 50%)을 기준으로 40mm, 30mm, 20mm, 15mm, 10mm 로 비교 하였고, 합성수지로 제작된 지오그리드 개별요소를 미시 물성치 보정을 통해 형성하였다. 반복인장에서는 변형률 0.5%를 최대 인장 변형률로 설정하여 반복인장을 500회 실시 하였으며, 전단 시험에서는 지오그리드 생성위치를 전단면으로 설정하였고 횡방향으로 변형률 10%까지 전단시켰다. 해석 결과 유효입경 20mm에서 가장 큰 보강효과를 확인 하였고, 40mm 및 30mm에서 보강효과가 감소되는 것을 확인하였다. 지오그리드의 격자 크기를 고려하였을 때, 재료의 유효입경의 크기는 격자의 내접원 직경의 60% 정도 확보 시 보강효과가 가장 좋은 것으로 확인하였다.

This study is an analytical research on the size effect of concrete flexural-compressive strength. The meso-scale finite element method was used to analyze various sizes of specimens. As a result of the analysis, the size effect that the flexural-compressive strength becomes smaller as the size of specimen becomes bigger is analytically confirmed.